KR20140084664A - 센서장치 및 이를 포함하는 냉각설비의 성능 평가장치 - Google Patents

Abstract

압력 인가형으로 구축된 센서장치 및 이를 포함하는 냉각설비의 작동상태 평가장치가 제공된다.
상기 센서 장치는, 장치 케이싱;과, 상기 장치 케이싱의 내측에 제공된 구동수단; 및, 상기 구동수단을 매개로 장치 케이싱의 내측에서 이동 가능하게 제공되는 작동부재를 포함하여 이동에 따른 작동부재의 압력인가물질 인가시 신호를 발생토록 제공되는 센서유닛;을 포함하여 구성될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 액체, 기체, 노즐의 물기둥(액주) 또는 분사수 등의 압력인가물질의 충돌시 발생되는 (하중) 변형량, 하중량 또는 변위량을 매개로 (정량적) 신호를 발생시키어 냉각설비의 성능(주수 또는 분사 상태)을 정밀하게 평가 가능하게 하되, 내장형으로서 필요시에만 외부 노출되어 압력인가물질이 충돌되어 신호를 발생시키기 때문에, 특히 고온 다습한 열악한 환경에서의 장치 가동성이 안정이고 유지 관리도 용이하게 하는 개선된 효과를 얻을 수 있다.

Description

센서장치 및 이를 포함하는 냉각설비의 성능 평가장치{Press-Impact Type Sensor Device and Apparatus for Estimating of Nozzling State of Cooling Machine for Hot Plate having The Same}

본 발명은 압력 인가형으로 구축된 센서장치 및 이를 포함하는 냉각설비의 성능 평가장치에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 액체, 기체, 노즐의 물기둥(액주) 또는 분사수 등의 압력인가물질의 충돌시 발생되는 (하중) 변형량, 하중량 또는 변위량을 매개로 (정량적) 신호를 발생시키어 냉각설비의 성능(주수 또는 분사)상태를 평가 가능하게 하되, 특히 내장형으로 필요시에만 외부 노출되어 압력인가물질이 충돌되어 신호를 발생시키기 때문에, 고온 다습한 열악한 환경에서의 장치 가동성이 안정이고 유지 관리도 용이하게 한 센서장치 및 이를 포함하는 냉각설비의 작동상태 평가장치를 제공하는 데에 있다.

연속 주조 공정에 의해서 제조되고 가열로를 거친 가열된 고온의 소재 즉, 슬라브((Slab)는 조압연(RM)과 마무리 압연(FM)등의 압연단계를 거쳐 소정 두께의 후판제품(후판, 후물재 등)으로 생산된다.

예를 들어, 도 1 및 도 2에서 도시한 바와 같이, 연속주조 공정에 의해서 제조된 주편(S') 즉, 슬라브(Slab)는 가열로(210)에서 강종에 따른 목표 온도까지 가열되고, 가열로를 통과한 압연소재는, 거칠기 압연기(RM)와 마무리 압연기(FM) 등의 압연단계(220)를 거쳐 일정한 두께 예컨대, 최종 제품의 지시 두께까지 소재를 압연하여 후판재를 생산한다.

다음, 도 1과 같이, 거칠기 압연기를 거쳐 1차적으로 소정의 판 두께로 압연된 후판재(S)는 결정립 미세화나 변태조직의 제어를 위하여 냉각설비(100) 즉, 가속 냉각기를 거친다.

그리고, 압연제품(후판 제품)의 질을 높이기 위하여 레벨러(230)를 통한 레벨링 단계를 거치고, 최종적으로 냉각대(240)에는 최종적인 제품으로 완성된다.

이때, 무교정 및 무변형 강판을 제조하기 위해서는 가열로(210)부터 가속냉각기(100)에 이르기까지 최적화 조건을 설정하고 설비의 관리 및 압연소재(후판재)(S)의 온도 불균일을 초래하는 인자를 제거하는 과정이 필수적이다.

이와 같은 온도 불균일을 초래하는 인자 중에 일 예로, 도 1 및 도 2에서 도시한 가속 냉각기(100)에서의 소재 온도 제어에 따른 것이다.

그런데, 도 2에서 도시한 바와 같이, 가속 냉각기(100)는, 도면에서는 개략적으로 도시하였지만, 4~7개의 뱅크(110a 내지 110d)들로 구성되고, 각각의 단위 뱅크들에는 각각 4~6개의 냉각헤더 즉, 상,하부 헤더(header)(120)(130)들로 구성된다.

이때, 별도의 도면으로 도시하지 않았지만, 하나의 단위 헤더에 구비된 노즐들은 대략 1000개에 이르고, 이들 노즐들은 소정 간격과 열을 맞추어 배열되고, 이때 가속 냉각기(100)의 가동은 후판(S)의 냉각여부(수냉재와 비수냉재)에 따라 달라진다.

그런데, 이와 같은 가속냉각기(100)의 헤더들에 제공된 노즐들은 그 구성성분의 이온화 차이, 및 가열과 냉각에 따라 노즐 내부와 출구부위(분사구멍)의 막힘현상이 쉽게 발생하기 쉽다.

즉, 노즐의 막힘 현상은, 주로 열화로 발생된 스케일이 구멍을 막아서 발생되는 현상인데, 이와 같은 스케일 성분을 분석하면 ZnO와 CaCO₃가 다량 검출되고 있다. 이와 같은 열화는 특히 비냉각재가 통과하면서 영향을 받을 수 있다.

즉, 분사되는 냉각수에는 Ca가 함유되어 있는데, 노즐을 사용하지 않을 경우 열에 의해 노즐구성의 성분인 Zn이 선택적 산화되면서 표면으로 빠져나오게 되고 노즐에 잔류하는 냉각수의 증발로 Zn산화물(ZnO)위에 CaCO₃가 종류석처럼 누적되어 결과적으로 노즐의 분사구멍을 막아버리는 것이다.

따라서, 하나의 단위 헤더에만 상당한 양으로 설치된 노즐들중 일부만 막히거나, 기타 이물질이나 부식 등으로 노즐의 구멍이 좁아지는 경우, 소재의 목표 최종냉각 온도(Finish Cooling Temperature,FCT)까지 후판재를 냉각하는 것을 어렵게 하거나 적어도 소재의 국부적으로 냉각불량을 초래하고, 이는 후판 제품의 냉각 변태에 의한 변태 강화 효과를 얻을 수 없게 한다.

결국, 가속냉각기(100)의 경우 특히, 헤더의 노즐이 막히거나, 좁아지는 경우 정상적인 냉각수의 주수 또는 분사(이하, '주수'라 총칭함)를 유지할 수 없게 되고, 이는 후판재의 냉각 불균일의 원인으로 제공되고, 심한 경우 후판재의 판 변형까지 초래하게 된다.

더하여, 노즐의 구멍이 막히거나 좁아지면, 가속냉각기의 설비 내부압력이 증가하여 연계된 배관, 계측기 및 펌프 등의 관련 부품의 고장을 발생시키게 된다.

그런데, 이와 같은 가속냉각기(200)는 도 1에서와 같이, 여러 개의 헤더들을 조합하여 구성된 뱅크도 여러 개가 배치되기 때문에, 가속냉각기 전체적으로 설치되는 노즐의 수는 엄청난 것이다.

그러나, 이와 같은 냉각설비의 주사상태 즉, 노즐에서부터 정상적인 액주가 형성되고 있는 지를, 수작업 없이 자동화를 기반으로 가능하게 하는 것은 어려운 것이었다.

예를 들어, 기존의 경우에는 카메라와 자 등을 이용하여 노즐 액주를 촬영하고, 촬영된 이미지의 분석을 통하여 노즐에서 분사되는 액주의 연속길이를 측정하여 노즐이 정상적으로 작동(냉각수 분사)되고 있는 지를 평가하는 것이었다.

따라서, 종래의 경우 실질적으로 노즐 들의 주수상태를 파악하는 데에도 상당한 시간이 필요함은 물론, 실제 가속냉각기들이 구축된 라인에서의 작업에 공간적인 제약이 심하고, 거의 수작업으로 이루어 지기 때문에, 정밀한 주사상태 판단도 어려운 문제가 있었다.

그러나, 이와 같은 평가도 현장에서 이루어지는 것이 아니라 노즐을 설계할 때 하나의 노즐에 대해 실험실에서 이루어지는 것이므로, 직접적으로 현장에 적용하기에도 무리가 있었다.

더욱이, 가속 냉각기의 노즐들의 주수상태를 파악하는 데에도 상당한 시간이 필요한 것은 물론, 실제 가속냉각기들이 구축된 라인에서의 작업공간도 매우 협소하기 때문에, 수작업으로 한다고 해도 작업환경이 매우 열악하고, 따라서 정밀한 주수상태 판단도 어려운 문제가 있었다.

한편, 이와 같은 기존 문제를 해소하기 위하여, 본 발명의 동일 출원인이 특허출원한 특허 출원 제10-2011-0141326호에서는, 냉각 설비 특히, 복수의 헤더들과 단위 헤더에 복수의 노즐이 구비된 가속 냉각기의 성능(주수 또는 분사 상태)의 평가를 용이하게 한 관련 센서 기술과 냉각설비의 상태 평가 기술을 제안한바 있다.

그러나, 상기 특허출원에서 제안한 센서장치나 이를 포함하는 냉각설비의 작동상태 평가장치의 경우에는, 외부 노출형으로 제공되어, 특히 고온 다습한 후판 압연이나 냉각 환경에서 장시간 장치를 안정적으로 사용하기에는 어려움이 있었다.

이에 따라서, 본 발명의 출원인은 상기 특허 출원에서 제안한 기술(장치)을 개량한 내장형으로 센서장치를 구축하고 팔요시에만 냉각 설비 특히, 가속 냉각기의 성능 즉, 냉각헤더의 주수상태 또는 분사 상태를 평가 가능하게 한 본 발명을 제안한 것이다.

물론, 다음에 상세하게 설명하는 본 발명의 센서장치가 반드시 냉각설비(가속 냉각기)에만 적용되어야 하는 것은 아니고, 액체나 기체 등의 충돌에 의한 충돌압이나 하중 등의 압력 인가시 정량적인 신호를 발생시키는 구성이기 때문에, 다른 유해한 가스나 액체 누출 등의 확인을 위하여도 (특정 장소에서) 사용되는 것에는 전혀 문제가 없다.

따라서, 당 기술분야에서는, 액체, 기체, 노즐의 물기둥(액주) 또는 분사수 등의 압력인가물질의 충돌시 발생되는 (하중) 변형량, 하중량 또는 변위량을 매개로 (정량적) 신호를 발생시키어 냉각설비의 작동(주수 또는 분사 )상태를 정밀하게 평가 가능하게 하는 센서장치 및 이를 포함하는 냉각설비의 작동상태 평가장치가 요구되어 왔다.

특히, 내장형으로서 필요시에만 외부 노출되어 압력인가물질이 충돌되어 신호를 발생시키기 때문에, 특히 고온 다습한 열악한 환경에서의 장치 가동성이 안정이고 유지 관리도 용이하게 한 센서장치 및 이를 포함하는 냉각설비의 작동상태 평가장치가 요구되어 왔다.

상기와 같은 요구를 달성하기 위한 기술적인 일 측면으로서 본 발명은, 장치 케이싱;

상기 장치 케이싱의 내측에 제공된 구동수단; 및,

상기 구동수단을 매개로 장치 케이싱의 내측에서 이동 가능하게 제공되는 작동부재를 포함하여 이동에 따른 작동부재의 압력인가물질 인가시 신호를 발생토록 제공되는 센서유닛;

을 포함하여 구성된 센서 장치를 제공한다.

바람직하게는, 상기 압력 인가물질은 액체, 기체, 액주 및, 분사수 중 하나로 제공되고, 상기 센서유닛, 압력인가물질의 작동부재 충돌시 부재 변형량, 인가되는 하중량 및, 부재 변위량 중 하나를 매개로 신호를 발생토록 구성되는 것이다.

더 바람직하게는, 상기 구동수단은, 상기 장치 케이싱의 내부에 제공된 구동원; 및, 상기 구동원과 상기 센서유닛 사이에 연계되는 이동부재;를 포함하고, 센서 유닛은 이동부재에 하나 이상 제공되는 것이다.

그리고, 상기 이동부재는 장치 케이싱에 제공된 가이드수단에 연계되어 이동을 안내토록 제공되고, 상기 가이드수단은, 상기 이동부재에 구비된 하나 이상의 이동블록 및, 상기 이동블록이 이동토록 지지되고 장치 케이싱에 장착되는 레일부재를 포함하여 구성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 센서유닛은, 상기 구동수단의 이동부재에 연결된 센서블록; 및, 상기 센서블록에 연결되어 압력인가물질의 충돌시 변형되는 작동부재로 제공되는 탄력부재;를 포함하여 탄력부재의 변형량을 측정하는 변형량 측정형 센서유닛으로 구성되는 것이다.

이때, 상기 변형량 측정형 센서유닛의 센서블록 또는 탄력부재에는 압력인가물질의 탄력부재 충돌시 탄력부재의 변형량을 측정토록 제공되는 하나 이상의 로드 셀 또는 스트레인 게이지를 포함하는 것이다.

또는, 상기 센서유닛은, 상기 구동수단의 이동부재에 연결된 센서박스;와 상기 센서박스에 연계되어 압력인가물질의 충돌시 변형되고 가압수단이 구비된 작동부재로 제공되는 제2 탄력부재; 및, 상기 제2 탄력부재의 하측으로 센서박스에 연계된 지지부재에 제공되어 인가되는 하중량을 측정토록 제공된 하중센서;를 포함하여 하중량 측정형 센서유닛으로 구성될 수 있다.

또는, 상기 센서유닛은, 상기 구동수단의 이동부재에 연결된 센서 박스;와, 상기 센서박스에 이동 가능하게 제공되어 압력 인가물질의 충돌시 하강토록 제공된 작동부재인 하강부재; 및, 상기 하강부재의 하측으로 상기 센서박스에 연계된 지지부재에 제공되어 하강부재의 변위량을 측정토록 제공된 변위센서;를 포함하여 변위량 측정형 센서유닛으로 구성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 지지부재에 하강부재의 압력인가물질 인가후 복귀를 위하여 제공되는 탄성부재를 더 포함하는 것이다.

더 바람직하게는, 상기 장치 케이싱에 연계되고 내부의 습도 또는 온도를 제어토록 제공되는 가스 또는 에어 공급수단;을 더 포함할 수 있다.

또한, 기술적인 다른 측면으로서 본 발명은,

냉각설비의 냉각헤더; 및,

상기 냉가헤더의 하부에 제공되는 상기 센서 장치;

를 포함하여 냉각설비의 작동상태를 평가토록 구성된 센서장치를 포함하는 냉각설비의 작동상태 평가장치를 제공한다.

바람직하게는, 상기 센서 장치에 구비된 이동 가능한 센서유닛의 작동 부재의 외부 노출시 냉각헤더의 주수된 액주 또는 분사된 분사수의 작동부재 인가를 통하여 냉각설비의 작동상태를 평가토록 구성되는 것이다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 먼저 액체, 기체, 노즐의 물기둥(액주) 또는 분사수 등의 압력인가물질의 충돌시 발생되는 (하중) 변형량, 하중량 또는 변위량을 매개로 (정량적) 신호를 발생시키어 냉각설비의 작동(주수 또는 분사 )상태를 정밀하게 평가하는 것을 가능하게 하는 것이다.

특히, 본 발명은 내장형으로 제공되어 필요시에만 외부 노출되어 압력인가물질이 충돌되어 신호를 발생시키기 때문에, 특히 고온 다습한 열악한 환경에서의 장치 가동성이 안정이고 유지 관리도 용이하게 하는 것이다.

결국, 본 발명은 피 냉각 소재 특히, 후판 등의 냉각시 냉각 불량이나 냉각 불균일을 제거하여, 궁극적으로 제품 품질을 향상시키는 것이다.

도 1은 종래 후판의 압연 및 냉각 공정을 도시한 개략 공정도
도 2는 도 1에서 냉각설비(가속냉각시)를 도시한 상세도
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 센서장치를 적용한 냉각설비의 작동상태(주수상태) 평가상태를 도시한 작동 상태도 및 구성도
도 5는 도 4의 본 발명 센서 장치의 평면 구성도
도 6 및 도 7은 냉각설비의 주수상태 평가시와 후판 냉각시의 본 발명 센서장치의 작동상태를 구분하여 도시한 작동 상태도
도 8 및 도 9는 본 발명 센서 장치의 다른 실시예들을 도시한 구성도

이하, (첨부된 도면을 참조하여) 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. (도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.)

먼저, 도 3 내지 도 5에서는 본 발명에 따른 센서장치(1)와 이와 같은 센서장치를 이용하는 냉각설비(이하, 가속 냉각기(100)로 설명함)를 도시하고 있다.

한편, 도 6 및 도 7은 이와 같은 본 발명의 센서장치(1)가 피 냉각 소재 예컨대, 후판(S)의 냉각을 위한 가속 냉각기(100)에 적용되어, 후판 냉각시에는 사용되지 않고, 후판 냉각이 이루어지지 않는 경우 선택적으로 사용되는 상태를 도시하고 있다.

또한, 도 8 및 도 9에서는 다음에 상세하게 설명하는 본 발명 센서장치(1)의 센서유닛의 다른 실시예들을 도시하고 있다.

따라서, 이하의 본 실시예 설명에서는 도 3 내지 도 5의 제1 실시예의 센서유닛 즉, 변형량 측정형 센서유닛(50)을 기반으로 설명하고, 다음의 도 8 및 도 9에서 제2,3 실시예의 다른 형태 즉, 하중향 측정형 센서유닛(70)과 변위량 측정형 센서유닛(90)을 구분하여 설명한다.

다만, 이하의 본 실시예에서는 상기 변형량 측정형 센서유닛(50)와 하중량 측정형 센서유닛(70) 및 변위량 측정형 센서유닛(90)을 제 1 내지 제3 센서유닛으로 약하여 설명한다.

예컨대, 본 발명의 센서장치(1)는, 기본적으로 압력 인가물질이 센서장치에 구비된 작동부재에 접촉(충돌)하는 경우, 다음에 상세하게 설명하듯이 부재들의 (흼, 처짐) 변형량이나 인가되는 하중량 또는 부재 이동에 따른 이동량을 측정하여 냉각설비(이하에서는 가속 냉각기(100)로 한정하여 설명함)의 작동상태 즉, 주수상태를 정량적으로 평가(측정) 가능하게 하는 것이다.

물론, 본 발명의 센서장치(1)에 압력을 가하는 압력 인가물질은, 특정 위치에서 누수, 누출되는 액체 또는 기체 예컨대, 누수나 누출되는 경우, 해로운 유해가스나 액체(용액) 등일 수 있다.

다만, 이하에서는 이와 같은 압력인가물질을 가속 냉각기(120)의 냉각헤더 즉, 상부헤더(120)에서 주수되는 물기둥인 액주(W)로 한정하여 설명한다, 물론, 냉각헤더에서 분사되는 분사수도 포함할 수 있음은 물론이다.

따라서, 정리하면 이하의 본 실시예에서는, 압력인가물질을 가속냉각기(100)의 상부헤더(120)의 노즐(124)를 통하여 주수되는 액주(W')로 한정하여 설명하고, 냉각설비는 가속 냉각기(100)로, 가속 냉각기의 냉각헤더는 상부헤더(120)로 한정하여 설명한다.

그리고, 본 실시예에서는 피 냉각소재를 후판(S)으로 설명한다.

먼저, 도 3 내지 도 5에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 센서장치(1)는 기본적으로 가속 냉각기(100)의 상부헤더(120)의 저면에 부착되는 박스 상의 장치 케이싱(10) 및, 상기 장치 케이싱(10)의 내측에 구동수단(30)을 매개로 이동 가능하게 제공되는 작동부재를 포함하고, 이동에 따른 상기 작동부재의 압력인가물질 인가시 신호를 발생토록 제공되는 센서유닛 즉, 변형량 측정형 센서유닛의 제1 센서유닛(50)을 포함하여 구성될 수 있다.

따라서, 본 발명 센서장치(1)는, 장치 케이싱(10)의 내측으로 제1 센서유닛(50)이 내장되는 형태로 제공되기 때문에, 본 발명의 제1 센서유닛(50)은 항상 외부에 노출되는 것이 아니라, 선택적으로 상부헤더(120)의 주수 상태를 평가하는 경우에만 사용되고, 따라서, 종래 기술에서 설명한 본 발명의 동일 출원인이 출원 특허 출원 제10-2011-0141326호에 비하여 센서장치의 내구성이 우수하게 되는 것이다.

예를 들어, 본 발명의 상기 장치 케이싱(10)은 도 4 및 도 5와 같이, 박스 형상의 바닥과 측벽을 갖는 케이싱 본체(12)와 그 상부의 상부벽(14) 및 상기 케이싱 본체(12)의 양측에 ㄱ자 형으로 제공되는 냉각헤더 장착부(16)로 제공될 수 있다.

따라서, 본 발명의 경우 냉각헤더 장착부(16)를 볼트 등으로 상부헤더(120)의 본체 저부에 조립하거나 분해할 수 있다. 이는 장치의 가속 냉각기 설치나 필요시 분해를 용이하게 할 것이다.

한편, 케이싱 본체(12)와 상부 벽(14)으로 인하여 그 내부에는 본 발명의 제1 센서유닛(50)과 센서유닛의 구동을 위한 구동수단(30) 및 구동에 따른 센서유닛의 이동을 안내하는 가이드수단(20)들이 내장된다.

그리고, 케이싱 본체(12)의 양측벽에는 도 5와 같이 다수의 센서유닛(50)의 작동부재 즉, 탄력부재(54)가 통과하는 개구(12a)들이 구비되어 있다.

따라서, 도 6 및 도 7과 같이, 구동수단(30)의 작동에 따라 제1 센서유닛(50)의 액주(W')가 충돌하는 탄력부재(54)의 전진 및 후진이 이루어 지고, 결국 도 7과 같이, 후판(S)이 이송롤(R)을 따라 이동하면서 냉각이 이루어 지는 경우에는, 상기 탄력부재(54)는 후진하여 장치 케이싱의 내부로 내장된다.

반대로, 도 6과 같이, 후판(S)의 냉각이 이루어 지지않는 경우에는 제1 센서유닛(50)의 탄력부재(54)가 전진하여 장치 케이싱의 개구(12a)를 통과하여 액주가 충돌할 수 있는 위치까지 도달하면, 상부헤더(120)의 노즐(124)을 통한 주수가 이루어 지면 액주의 탄력부재 충돌 환경에 따라 가속 냉각기의 성능평가가 이루어 지는 것이다.

예를 들어, 도 3 및 도 4에서 도시한 바와 같이, 가속 냉각기의 냉각수 공급관(124)이 연결된 상부헤더(120)에 구비된 노즐(124)의 구멍이 막히거나 좁아지면, 정상적인 수량을 갖는 액주(W')의 주수가 이루어 지지않고, 따라서 제1 센서유닛(50)의 탄력부재(54)에 낙하하여 충돌하는 액주에 의한 인가 압력에서 차이가 발생되고, 이는 탄력부재의 변형량에 영향을 주게 된다.

즉, 도 4와 같이, 정상적이지 않은 액주의 경우에는 탄력부재의 처짐량이 정상적인 액주에 비하여 작기 때문에, 제1 센서유닛(50)의 센서블록(52)에 구비된 센서 즉, 로드셀(52a)에서 측정하는 신호값이 틀리고, 따라서 이와 같은 액주 상태에 따라 다르게 측정되는 신호는 장치 센서블록(52)에서 장치 제어부(C)로 전달되고, 이는 디스플레이 기기(D)에서 원하는 형태 즉, 정상적인 액주는 채워진 원으로, 정상적이지 않은 액주 즉, 액주 자체가 발생하지 않거나 노늘 구멍이 좁아져 물방울 형태로 탄성부재에 비정상 액주가 접촉하는 경우에는 점선이나 파선 원형 등으로 나타내면, 작업자는 상부헤더(120)의 어느 노즐이 문제가 있는 지를 쉽게 파악할 수 있게 하는 것이다.

결국, 본 발명의 센서장치(1)는, 위에서 설명한 센서장치를 통한 정량적 신호를 발생시키어 한번에 많은 헤더 노즐들의 작동상태 즉, 가속 냉각기의 작동상태즉, 성능을 정밀하게 파악할 수 있는 것이다.

이는, 냉각헤더에 많이 설치된 노즐(124)들의 상태도 쉽게 파악할 수 있어, 노즐의 오작동에 의한 실제 후판의 냉각 불균일 등을 방지하기 때문에, 노즐 등의 설비의 유지 보수를 용이하게 함은 물론, 후판의 냉각 품질도 우수하게 유지하도록 하는 것이다.

한편, 도 4 및 도 5에서 도시한 바와 같이, 본 발명 센서장치(1)에서 상기 구동수단(30)은, 상기 장치 케이싱(10)의 케이싱 본체(12)의 내부에 양측에 서로 반대로 작동하도록 제공된 구동원(32) 즉, 실린더와, 상기 구동원과 상기 제1 센서유닛(50) 사이에 연계되는 이동부재(34)를 포함하는데, 상기 제1 센서 유닛은 상기 이동부재(34)에 하나 이상 바람직하게는, 상부헤더(120)의 노즐(124) 수에 대응하는 수로 제공된다.

이때, 상기 이동부재(34)는, 구동원(32)인 실린더의 로드(도 8,9의 32a)와 연결되는 수직판(34a)과 상기 수직판에 수평하게 조립되는 수평판(34b)으로 구성될 수 있다.

그리고, 이와 같이 상기 이동부재(34)는 장치 케이싱(10)의 상부벽(14)의 저면에 제공된 가이드수단(20)에 연계되어 구동원의 작동에 따른 이동이 일정하게 유지될 수 있다.

즉, 상기 가이드수단(20)은, 상기 이동부재(34)의 수평판(34b)에 조립되는 양측의 이동블록(22)과 상기 이동블록(22)이 이동토록 지지되고 장치 케이싱의 상부벽에 장착되는 레일부재(24)로 구성된다.

이때, 도 5와 같이, 상기 레일부재(24)와 이동블록(22)은 이동블록이 이탈되지 않는 역삼각 지지구조로 체결되어 이동되는 구조이고, 따라서 이동블록에 연계되는 이동부재(34)와 상기 이동부재(34)에 제공되는 제1 센서유닛(50)은 일정하게 처짐없이 전진 및 후진하고, 또한 수평판에 고정되므로 실린더인 구동원의 스크로크를 감안할때 그 처짐도 발생되지 않는다.

따라서, 구동원(32)인 실린더 예컨대, 공압 실린더가 사전에 설정된 스트로크로 전진 또는 후진하면, 상기 이동부재(34)는 지지수단(20)에 안정적으로 지지되면서 전진 또는 후진하고, 이때 제1 센서유닛(50)의 센서블록(52)과 탄력부재(54)는 전진하는 경우, 장치 케이싱의 외부로 적어도 탄력부재가 노출되고, 따라서 센서장치는 선택적으로 필요시에만 적절하게 가속 냉각기의 성능 평가를 위하여 사용할수 있는 것이다.

한편, 도 4에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 센서장치(1)의 경우에는 장치 케이싱(10)의 상부 벽(14)에 적당한 위치로 배열된 적당한 수의 습도 또는 온도제어를 위한 가스 또는 에어 공급관(60)이 제공될 수 있고, 상기 장치 케이싱의 케이싱 본체의 내부에는 습도 또는 온도 센서(62)가 제공될 수 있다.

그리고, 센서(62)는 장치제어부(C)와 연계되고, 상기 장치 제어부(C)는 가스 또는 에어 탱크(P)와 블로워(B)의 작동을 제어하고, 블로워는 상기 가스 또는 에어공급관(60)과 연계된다.

따라서, 센서에서 장치 케이싱의 내부 습도나 온도를 감지하여 설정값 이상이면, 장치 제어부를 통하여 저장탱크(P)의 밸브와 블로워(B)를 가동시키면 장치 케이싱의 내부에는 가스 또는 에어 더 바람직하게는, 건조하거나 고온의 에어(A)가 공급되고, 결국 본 발명의 센서장치(1)는 그 내부가 적어도 건조하게 유지되어 센서블록(52)의 내부 로드셀(52a)이나 기타 전기적 제어나 부품들의 작동 오류가 차단된다.

특히, 이와 같은 센서장치의 내부 습도나 온도 관리는, 실제 가속 냉각기의 환경이 매우 고온 다습한 환경이므로, 장치의 작동성을 매우 안정적으로 유지하는 것을 가능하게 하는 것이다.

다음, 도 4,5 및 도 8, 도 9에서 도시한 본 발명의 제1 내지 제3 센서유닛(50)(70)(90)들에 대하여 살펴본다.

먼저, 도 4 및 도 5에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 센서유닛(50)은, 앞에서 설명한 구동수단(30)의 이동부재(34)의 수평판(34b)에 장착된 센서블록 (52)과, 상기 센서블록(52)에 연결되어 액주(W')의 충돌시 변형 처짐이 발생되는 센서장치의 작동부재로 제공되는 탄력부재(54)를 포함하여 제공될 수 있다.

이때, 상기 센서블록(52)은 경량화를 위하여 내부가 중공된 블록 형태로서 그 전,후 측에는 탄력부재(54)의 처짐시 반대로 센서블록에 인가되는 하중량을 감지하는 로드셀(52a)들이 구비된다.

따라서, 본 발명의 제1 센서유닛(50)은 상부헤더에서 주수되는 액주가 낙하 충돌하는 경우, 탄력부재(54)가 변형되는 변형량을 센서블록의 로드셀에서 측정하여, 신호를 발생시키는 변형량 측정형 센서유닛으로 제공되는 것이다.

결국, 상기 탄력부재에 액주가 정상적으로 충돌하지 않거나 액주 자체가 충돌하지 않으면, 탄력부재(54)의 변형량 즉, 처짐량은 다르거나 발생하지 않고, 따라서 센서블록(52)의 로드셀(52a)에서 감지하는 하중량은 다르고, 결국 센서블록에서 장치제어부(C)로 전달하는 신호값이 다르게 되어, 냉각헤더의 노즐의 성능평가가 이루어지는 것이다.

한편, 제1 센서유닛(50)의 센서블록 즉, 로드셀(52a)이 내장된 센서블록(로드셀 유닛)은 측정기기 분야에서는 알려진 부품이다.

또는, 별도의 도면으로 도시하지 않았지만, 상기 센서블록(52)에 장착된 탄력부재(54)에 스트레인 게이지를 구비하면, 탄력부재가 처지게 되는 경우 발생되는 변형량을 감지하여 상부헤더(120)의 성능 평가를 할 수 있을 것이다.

즉, 상기 탄력부재는 스트레인 게이지가 부착된 켄티레버로 제공될 수 있는 것이다.

결과적으로, 본 발명의 센서장치(1)는, 도 3 내지 도 5와 같이, 액주가 형성되지 않은 무주수 노즐(124)은 물론, 노즐의 부식 등으로 일부만 막히어 정상적인 접촉(충돌) 압력을 센서장치 측에 인가하지 않은 경우의 정상적이지 않은 액주(불량 액주)의 발생도 정량적으로 평가 가능하게 하는 것이다.

이와 같은 정량적 평가는, 액주 형성 유무 즉, 주수와 무주수 상태를 평가 가능하게 함은 물론, 액주 상태로 평가 가능하게 하기 때문에, 이를 데이터화 하여 가속 냉각기(230)에서의 후판 냉각제어에 적용할 수 있을 것이다. 이는 최적의 후판 냉각제어를 가능하게 하는데 도움을 준다.

무엇보다도, 앞에서 설명한 바와 같이, 하나의 단위의 상부헤더(232)에도 많은 노즐(주수관)이 설치되는데, 본 발명 센서장치(1)는 적어도 각각의 노즐의 주수상태를 자동화를 통하여 평가 가능하게 하고, 이를 작업자가 실시간으로 파악 가능하게 하기 때문에, 단위의 냉각헤더는 물론, 전체 가속 냉각기의 가동율을 높이고, 보수나 교체가 필요한 노즐을 바로 파악할 수 았어 설비의 유지 관리도 용이하게 하는 것이다.

다음, 도 8a 및 도 8b에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2 센서유닛(70)은, 상기 구동수단(30)의 이동부재(34)의 수평판(34b)에 부착되는 센서박스(72)와, 상기 센서박스에 연계되어 액주 충돌시 변형되고 가압수단(74)이 구비된 작동부재로 제공되는 제2 탄력부재(74) 및, 상기 제2 탄력부재의 하측으로 센서박스에 연계된 지지부재(76)에 제공되어 탄력부재의 변형에 따른 가압수단(74a)을 통하여 인가되는 하중량을 측정토록 제공된 하중센서(78)를 포함하여 하중량 측정형으로 제공될 수 있다.

따라서, 도 8b와 같이 액주(W')가 제2 탄력부재(74)에 인가되면 가압수단 (74a)은 하중센서(78)를 가압하고, 이와 같은 가압력은 센서에서 측정되어 센서박스 내부(72)의 제어요소(80)에 신호를 전달하고 제어요소는, 도 3과 같이 장치 제어부(C)와 디스플레이 기기(D)와 연계될 수 있다.

즉, 도 8의 하중량 측정형의 제2 센서유닛(70)은 액주가 정상적으로 주수되지 않으면 설정된 하중량 이상을 센서에서 발생시킬 수 없어 이를 토대로 상부헤더의 노즐 상태를 평가할 수 있도록 하는 것이다.

다음, 마지막으로 도 9a 및 도 9b에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 제3 센서유닛(90)은, 구동수단(30)의 이동부재(34)의 수평판(34b)에 장착된 센서박스(92)와 상기 센서박스에 수직으로 이동 가능하게 제공되어 액주의 충돌시 하강토록 제공되는 작동부재인 하강부재(94) 및, 상기 하강부재(94)의 하측으로 상기 센서박스(92)에 연계된 지지부재(96)상에 제공되는 변위센서(98)를 포함하여 변위량 측정형 센서유닛으로 제공될 수 있다.

이때, 상기 지지부재(96)와 하강부재(94)사이에는 액주 충돌후 원래의 위치로 하강부재(94)의 상승 복귀를 가능하게 하는 탄성부재(99) 즉, 스프링이 제공될 수 있다.

따라서, 액주(W)가 상부헤더(120)의 노즐(124)을 통하여 주수되어 중력으로 낙하하여 상기 하강부재(94)에 충돌하면, 스프링인 탄성부재(99)를 압축시키면서 아래로 이동하고, 결국 액주가 주수되지 않은 도 9a의 경우의 변위센서(98)와 이동부재간 간격(거리) X1은, 액주 충돌후 X2로 변하게 된다.

결국, 변위센서(98)에서 측정된 이동부재의 이동량에 따라 액주의 주수 유무 및 그 주수량을 정량적으로 측정 가능한 것이다.

그리고, 상기 변위센서(98)는 센서박스(92)내의 제어요소(97)와 연계되어 장치 제어부(C)와 연계되어 센서 신호를 정량적으로 처리할 수 있을 것이다.

한편, 도 8 및 도 9의 센서(78)(98)들은 도면에서는 별도로 도시하지 않았지만, 커버체 등으로 커버되어 지지부재상에 제공되는 것도 가능할 것이다. 물론, 본 발명의 경우에는 센서장치(1)가 필요시에만 장치 케이싱에서 외부로 노출되어 작동되기 때문에, 센서 작동에는 문제가 없을 것이다.

따라서 지금까지 설명한 본 발명의 센서장치(1)는 유해한 기체나 액체 또는, 주수되는 액주나 분사수의 상태를 정량적으로 평가 가능하게 하나, 바람직하게는 환경이 고온 다습하고, 노즐의 설치수가 많은 후판 가속 냉각기의 성능평가에 적당한 것이다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

1.... 센서장치 10.... 장치 케이싱
30.... 구동수단 32.... 구동원
34.... 이동부재 50,70,90.... 센서유닛
100.... 냉각설비(가속 냉각기) 120.... 냉각헤더

Claims (12)

1. 장치 케이싱(10);
   상기 장치 케이싱(10)의 내측에 제공된 구동수단(30); 및,
   상기 구동수단을 매개로 장치 케이싱의 내측에서 이동 가능하게 제공되는 작동부재를 포함하여 이동에 따른 작동부재의 압력인가물질 인가시 신호를 발생토록 제공되는 센서유닛;
   을 포함하여 구성된 센서 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 압력 인가물질은 액체, 기체, 액주 및, 분사수 중 하나로 제공되고,
   상기 센서유닛, 압력인가물질의 작동부재 충돌시 부재 변형량, 인가되는 하중량 및, 부재 변위량 중 하나를 매개로 신호를 발생토록 구성된 것을 특징으로 하는 센서 장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 구동수단(30)은, 상기 장치 케이싱(10)의 내부에 제공된 구동원(32);및,
   상기 구동원과 상기 센서유닛(50) 사이에 연계되는 이동부재(34);
   를 포함하고, 센서 유닛은 이동부재에 하나 이상 제공되는 것을 특징으로 하는 센서 장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 이동부재(34)는 장치 케이싱(10)에 제공된 가이드수단(20)에 연계되어 이동을 안내토록 제공되고,
   상기 가이드수단(20)은, 상기 이동부재에 연계되는 하나 이상의 이동블록(22) 및, 상기 이동블록이 이동토록 지지되고 장치 케이싱에 장착되는 레일부재 (24)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 센서 장치.
   
5. 제3항에 있어서,
   상기 센서유닛은, 상기 구동수단 이동부재(34)에 연계된 센서블록(52); 및,
   상기 센서블록(52)에 연결되어 압력인가물질의 충돌시 변형되는 작동부재로 제공되는 탄력부재(54);
   를 포함하여 탄력부재의 변형량을 측정하는 변형량 측정형 센서유닛(50)으로 구성된 것을 특징으로 하는 센서 장치.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 변형량 측정형 센서유닛(50)의 센서블록(52) 또는 탄력부재에, 압력인가물질의 탄력부재 충돌시 탄력부재의 변형량을 측정토록 제공되는 하나 이상의 로드 셀(52a) 또는 스트레인 게이지를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 장치.
   
7. 제3항에 있어서,
   상기 센서유닛(70)은, 상기 구동수단 이동부재(34)에 연계된 센서박스(72);
   상기 센서박스에 연계되어 압력인가물질의 충돌시 변형되고 가압수단(74)이 구비된 작동부재로 제공되는 제2 탄력부재(74); 및,
   상기 제2 탄력부재의 하측으로 센서박스에 연계된 지지부재(76)에 제공되어 인가되는 하중량을 측정토록 제공된 하중센서(78);
   를 포함하여 하중량 측정형 센서유닛(70)으로 구성된 것을 특징으로 하는 센서 장치.
   
8. 제3항에 있어서,
   상기 센서유닛은, 상기 구동수단 이동부재(34)에 연계된 센서 박스(92);
   상기 센서박스에 이동 가능하게 제공되어 압력 인가물질의 충돌시 하강토록 제공된 작동부재인 하강부재(94); 및,
   상기 하강부재(94)의 하측으로 상기 센서박스(92)에 연계된 지지부재(96)에 제공되어 하강부재의 변위량을 측정토록 제공된 변위센서(98);
   를 포함하여 변위량 측정형 센서유닛(90)으로 구성된 것을 특징으로 하는 센서 장치.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 지지부재(96)에 하강부재(94)의 압력인가물질 인가후 복귀를 위하여 제공되는 탄성부재(99)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서장치.
   
10. 제1항에 있어서,
    상기 장치 케이싱에 연계되고 내부의 습도 또는 온도를 제어토록 제공되는 가스 또는 에어 공급관(60);
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 장치.
    
11. 냉각설비의 냉각헤더; 및
    상기 냉각헤더의 하부에 제공되는 상기 제1항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에서 기재된 센서 장치(1);
    를 포함하여 냉각설비의 성능을 평가토록 구성된 센서장치를 포함하는 냉각설비의 성능 평가장치.
    
12. 제11항에 있어서,
    상기 센서 장치(1)에 구비된 이동 가능한 센서유닛의 작동 부재의 외부 노출시 냉각헤더에서 주수된 액주 또는 분사된 분사수의 작동부재 인가를 통하여 냉각설비의 성능을 평가토록 구성된 것을 특징으로 하는 냉각설비의 성능 평가장치.

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